簡(jiǎn)述集成電路的發(fā)明與變革

從發(fā)明集成電路（IC）到應(yīng)用的過程，是指經(jīng)過特種電路設(shè)計(jì)，利用半導(dǎo)體加工工藝，集成于一小塊半導(dǎo)體（如硅、鍺等）晶片上的一組微型電子電路。

1947年底第一塊晶體管問世，同為主動(dòng)元件，相對(duì)于之前使用的真空管，晶體管具有體積小、能耗低，性能優(yōu)越的特點(diǎn)，并且克服了真空管易碎的缺點(diǎn)，使其很快就成為了新興產(chǎn)業(yè)。

但在實(shí)際運(yùn)用中，由于晶體管需要逐一單個(gè)生產(chǎn)，由其構(gòu)成的分立電路亦十分復(fù)雜且體積龐大，造成了大量使用上的不便，于是1952年英國人Dummer就提出集成電路的想法，取得突破的是德州儀器的Kilby，在1958年基于鍺晶體研制出世界第一塊IC，但Kilby使用極細(xì)的金屬絲作為連接線，這種情況下難以大規(guī)模生產(chǎn)IC。

于是1959年初，仙童公司Noyce用光刻技術(shù)在硅基質(zhì)上制作金屬鋁連線，使得整個(gè)IC都可以用平面工藝制作，在此基礎(chǔ)上工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)IC成為可能，兩人也因此被認(rèn)為是集成電路的共同發(fā)明者。

此時(shí)的晶體管，還處于技術(shù)發(fā)展的早期，集成電路受技術(shù)規(guī)模的局限，單個(gè)芯片往往只能承載數(shù)個(gè)晶體管。

不同時(shí)間段芯片集成度

隨著越來越多的需求，集成電路一次次升級(jí)換代，其發(fā)展至今的歷程可以總結(jié)為3次變革：

第一次變革——電腦元件的標(biāo)準(zhǔn)化。

1960年至1970年，系統(tǒng)廠商包辦了所有的設(shè)計(jì)和制造，隨著電腦的功能要求越來越多，整個(gè)設(shè)計(jì)過程耗時(shí)較長，使得部分系統(tǒng)廠商產(chǎn)品推出時(shí)便已落伍，因此，有許多廠商開始將使用的硬件標(biāo)準(zhǔn)化，1970年左右，微處理器、存儲(chǔ)器和其他小型IC元件逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，也由此開始區(qū)分系統(tǒng)公司與專業(yè)集成電路制造公司。

第二次變革——ASIC（特殊應(yīng)用集成電路）技術(shù)的誕生。

雖然有部分集成電路標(biāo)準(zhǔn)化，但在整個(gè)電腦系統(tǒng)中仍有不少獨(dú)立IC，過多的IC使得運(yùn)行效率不如預(yù)期，ASIC技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，同時(shí)系統(tǒng)工程師可以直接利用邏輯門元件資料庫設(shè)計(jì)IC，不必了解晶體管線路設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)部分，設(shè)計(jì)觀念上的改變使得專職設(shè)計(jì)的Fabless公司出現(xiàn)，專業(yè)晶圓代工廠Foundry的出現(xiàn)填補(bǔ)了Fabless公司需要的產(chǎn)能。

第三次變革——IP（集成電路設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)模塊）的興起。

由于半導(dǎo)體制程的持續(xù)收縮，使得單一晶片上的集成度提高，如此一來，只是用ASIC技術(shù)，很難適時(shí)推出產(chǎn)品，此時(shí)IP概念興起，IP即將具有某種特定功能的電路固定化，當(dāng)芯片設(shè)計(jì)需要用到這項(xiàng)功能時(shí)，可以直接使用這部分電路，隨之而來的是專業(yè)的IP與設(shè)計(jì)服務(wù)公司的出現(xiàn)。

伴隨著科技的進(jìn)步，數(shù)十億的晶體管得以被臵于一塊芯片之上，現(xiàn)如今應(yīng)用范圍更是滲透到了生活和科技的方方面面。

審核編輯：湯梓紅